多噴管火箭動力系統尾焰輻射特性可視化研究

喬 野，聶萬勝，豐松江，蔡紅華，吳高楊

（中國人民解放軍裝備學院航天裝備系，北京101416）

多噴管火箭動力系統尾焰輻射特性可視化研究

喬 野，聶萬勝，豐松江，蔡紅華，吳高楊

（中國人民解放軍裝備學院航天裝備系，北京101416）

為研究高空多噴管火箭動力系統尾焰輻射特性的可視化計算，采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的三維N-S方程描述尾焰流動過程，化學反應速率采用湍流脈動機制和Arrhenius機制控制，采用PISO算法對多噴管動力系統尾焰流動過程進行求解，得到了尾焰流場的各項參數分布。在此基礎上，運用氣體輻射傳輸方程和SLG模型對不同方向觀測面上接收到的尾焰輻射照度進行計算，得到尾焰在不同方向上的輻射特性分布，進而實現尾焰輻射特性的可視化計算。計算結果表明：高空助推器尾焰的輻射特性要明顯強于芯級，其中噴管出口處尾焰的輻射特性最強，最容易被發現和識別；尾焰輻射特性的可視化計算可以有效捕捉到尾焰流場的結構，從而為尾焰的紅外追蹤與預警研究奠定基礎。

多噴管；液體火箭動力系統；尾焰輻射特性；可視化計算

0 引言

火箭發動機尾焰具有高溫、高速、大流量的特點，其在飛行階段會產生強烈的紅外輻射特性，這對實現紅外追蹤與預警具有重要意義。目前，由于運載任務的需要，世界各國的重型運載火箭大多采用多臺發動機并聯的工作方式來提高運載效率，如美國的“土星”5號火箭，前蘇聯的“能源號”火箭以及中國的CZ-2F火箭等[1]。……